Science >> Wetenschap >  >> Natuur

Fallout-puin uit Hiroshima gekoppeld aan condensaten van het eerste zonnestelsel

Schematische uitleg van de evolutie van de vuurbal in de 5 seconden na de ontploffing van de atoombom op Hiroshima. Credit:Asset et al, 2024

De atoombomaanslag op Hiroshima, Japan, door de Verenigde Staten in augustus 1945 was destijds niet alleen verwoestend, met de dood van honderdduizenden mensen tot gevolg, maar heeft tot op de dag van vandaag langdurige gevolgen gehad, met name de verhoogde incidentie van kanker door straling.



Voortgezet onderzoek van de Baai van Hiroshima heeft een nieuw soort puin van de neerslag blootgelegd, bekend als de Hiroshima-bril. Deze ontstonden uit verdampte materialen van de bom en het omliggende landschap en de infrastructuur waarop het doelwit was.

Nieuw onderzoek gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters heeft de chemische en isotopische samenstelling van deze glazen geanalyseerd om hun vormingsproces tijdens de nucleaire gebeurtenis vast te stellen.

Nathan Asset van de Université Paris Cité, Frankrijk, en collega's stelden vast dat snelle condensatie (1,5-5,5 seconden) binnen de nucleaire vuurbal (temperatuur 3.200-1.000 Kelvin) het primaire proces was. Dit lijkt op het proces waarbij de eerste vaste stoffen (condensaten) in het zonnestelsel, calcium-aluminiumrijke insluitsels (CAI's) van primitieve meteorieten (chondrieten), zouden zijn gevormd door de verdamping van interstellair stof en nevelgas. P>

Om dit verder te onderzoeken identificeerde het onderzoeksteam vier soorten glas in de 94 exemplaren van neerslagpuin:meliliet (laag silica, hoog calciumoxide en rijk aan magnesiumoxide), anorthositisch (hoog gehalte aan aluminiumoxide en ijzerhoudend), soda- kalk (rijk aan silica en natriumoxide) en silica (~99% silica). De oorsprong van het silicaglas kon niet los worden gezien van de zandkorrels op het strand, maar de natronkalkglazen lijken op composities van industriële oorsprong.

Voorbeelden van Hiroshima-brillen onder optische (C, E, F) en scanning-elektronenmicroscopen (A, B, D). Credit:Asset et al, 2024

Bij het reconstrueren van de vorming van deze glazen stellen de onderzoekers dat de plasmavuurbal 580 m boven de stad explodeerde met een straal van 260 m, een piektemperatuur van 10 7 K en een druk van 10 6 atmosferen. Een thermische golf raakte de grond bij een temperatuur van 6.287°C.

Binnen slechts 0,35 seconden daalde de druk zodat deze overeenkwam met die van de omringende atmosfeer en binnen 10 seconden daalde de temperatuur tot 1.500–2.000 K en stopte de verdamping. In de onmiddellijke 0,5 tot 2 seconden na de explosie werden stadsmaterialen (beton, ijzer- en aluminiumlegeringen, industrieel glas en aarde) verdampt en gemengd met zand, Ota River-water en de atmosfeer om de verschillende soorten glas te produceren.

Er zijn enige problemen bij het schatten van de werkelijke hoeveelheden van elk onderdeel dat is verdampt, aangezien niet alle gebouwen zijn vernietigd; Zo hebben sommige die gebouwd zijn om aardbevingen te weerstaan ​​de ontploffing overleefd en daarom zijn sommige beton, ijzer en bakstenen niet verdampt.

Bovendien hebben verschillende materialen verschillende hoeveelheden energie nodig om te verdampen en vormen daarom condensatiekernen in verschillende stadia van het glasvormingsproces (de opname van rivierwater zou bijvoorbeeld langer aanhouden omdat het minder energie vereist dan beton).

De isotopensamenstelling van silica in de Hiroshima-glazen was -23,0 ± 1,8 ‰ tot -1,5 ± 1,1 ‰, terwijl die van zuurstof via massa-onafhankelijke fractionering -3,1 ± 0,6 ‰ was, wat allemaal binnen de rijken van de samenstelling van CAI's valt. . Het onderzoeksteam gebruikte de resultaten van de fractionering om vast te stellen dat melilietglas als eerste werd gevormd, daarna anorthositisch glas, gevolgd door natronkalk en ten slotte bijna zuiver silica.

Hoewel de samenstelling van de omgeving van glasvorming in Hiroshima verschilt van die van CAI's (temperatuur 3.500 K voor Hiroshima en 2.000 K voor de zonne-accretieschijf, 1 bar druk voor Hiroshima en 10 -3 –10 -6 bar voor de zonneschijf, zuurstofrijke omgeving voor Hiroshima en waterstofrijk voor de zonneschijf) en de tijd waarin de gebeurtenissen plaatsvonden (<20 minuten voor Hiroshima versus vele jaren voor de zonneschijf), waarbij inzicht wordt verkregen in de processen die plaatsvinden tijdens de gas- Een solide transitie helpt ons meer te ontdekken over de oorsprong van ons zonnestelsel en alles wat zich sindsdien heeft ontwikkeld.

Meer informatie: Nathan Asset et al., Condensatie van neerslagglazen in de nucleaire vuurbal van Hiroshima, resulterend in zuurstofmassa-onafhankelijke fractionering, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI:10.1016/j.epsl.2023.118473

Journaalinformatie: Wetenschapsbrieven over de aarde en de planeet

© 2024 Science X Netwerk




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Verbetering van de kwaliteitsanalyse van zoete aardappel met hyperspectrale beeldvorming en AI
  2. Materialen die nodig zijn om een ​​diercelmodel te maken
  3. In het wild als ecologisch uitgestorven beschouwd, Birmese sterschildpadpopulatie is gegroeid tot meer dan 14, 000 personen
  4. Genetici ontdekken nieuwe ondersoorten van wilde geiten via oud DNA
  5. Wat licht werpen op plantengroei kan betekenen voor kanker
  6. Twee eiwitten behouden de pluripotentie van embryonale stamcellen op verschillende manieren
  7. Een elektrolytendrank met kipsmaak kan snuffelhonden helpen gehydrateerd te blijven
  8. Het fossiele stekelvarken uit Florida lost een lastig dilemma op dat al tien miljoen jaar in de maak is
  9. Het herprogrammeren van bacteriën in plaats van ze te doden kan het antwoord zijn op antibioticaresistentie

Wetenschap